KR102039306B1 - 수질개선용 마이크로 버블 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수질개선용 마이크로 버블 발생장치에 관한 것이다.
이는 공기흡입관(3)이 베이스(1)의 위쪽으로 노출되도록 하며 수직 하방으로 회전 축(4)이 조립되고 회전 축(4)의 하단에는 나사 봉(5)이 일체로 구비된 에어모타(2)와;
에어모타(2)의 베이스(1)에 끼워진 채 나사(7)에 의해 고정되는 관체(6)와;
회전 축(4)이 관통되는 구멍(9)이 중앙에 형성되고 구멍(9)의 둘레로는 통기 구멍(10)이 방사상으로 형성되며 가장자리에는 돌출 환(11)이 형성된 채 나사(20)에 의해 관체(6)에 고정되는 회전 축 지지대(8)와;
중앙 살(13)의 중심에는 회전 축(4)의 나사 봉(5)이 관통되는 구멍(14)이 형성되며, 회전방향을 향하여 경사 홈(16)이 연속적으로 형성되고 경사 홈(16)의 뒤쪽으로는 경사 면(17)이 형성되며 경사 면(17)에 연하여 수직 면(18)이 형성된 날개(15)가 중앙 살(13)과 일체를 이루며 방사상으로 형성되고, 중앙 살(13)을 기준하여 날개(15)들의 가장자리를 전부 일체로 연결한 채 회전 축 지지대(8)의 돌출 환(11) 안쪽으로 삽입되는 링 형태의 돌출 단(19)이 구비되며, 날개(15)들의 사이 사이에는 공간부가 형성된 임페라(12)와;
회전 축 지지대(8)의 돌출 환(11)의 안쪽으로 삽입되는 임페라(12)의 구멍(14)을 관통하는 회전 축(4)의 나사 봉(5)에 조립되어 임페라(12)를 회전 축(4)에 고정시키는 너트(21)를 포함하여서 이루어지는 것을 특징으로 하는 구성을 가진다.
이상과 같은 본 발명은 현존하는 수질개선용 폭기조 및 마이크로 버블 발생 장치와 비교할 때 가장 간단한 구조를 가짐에 따라 제작단가가 가장 저렴하게 생산할 수 있고, 가장 간단한 구조로 인하여 고장의 발생 가능성 또한 가장 낮아서 뛰어난 품질을 오랫동안 유지할 수 있어 경제성이 비교할 수 없을 정도로 탁월하며, 부품의 숫자가 가장 적어서 유지보수성 또한 매우 뛰어날 뿐만 아니라 생산성 또한 매우 우수한 등의 다수 유용한 효과가 있는 것이다.

Description

수질개선용 마이크로 버블 발생장치{Micro bubble product device for water quality improvement}

[발명의 상세한 설명]

[발명의 목적]

본 발명은 수질개선용 마이크로 버블 발생장치에 관한 것으로 현존하는 폭기장치를 포함하여 수질개선용 마이크로 버블 발생장치에 비하여 구조가 가장 간단함에 따라 기존의 상술한 장치들이 추구하지 못하는 작용과 장점을 도모할 수 있는 특징을 가지는 수질개선용 마이크로 버블 발생장치를 제공코자 함이 목적이다.

[종래기술의 문헌정보]

(특허문헌) 등록특허 10-1803232호

(특허문헌) 공개번호 특1999-0037916호

(특허문헌) 등록특허 10-0876203호

(특허문헌) 등록특허 10-1064055호

(특허문헌) 등록특허 10-1570385호

[발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술]

본 발명은 수질개선용 마이크로 버블 발생장치에 관한 것이다.

각종 용수와 상하수도의 수질개선 및 저수지와 댐, 호수, 하천, 강의 수질개선, 양식장의 수질개선 즉, DO(수중에 용존하는 산소량의 표시)를 개선하기 위하여 물속으로 공기를 공급하는 일반적인 폭기조는 과거부터 사용이 되어 오고 있으나 이는 장치가 대형이고 복잡한 공기공급 라인을 갖추어야 하며 구조가 복잡한 등의 단점이 있고 내구성이 불량한 문제로 인하여 유지보수 측면에서 경제적이지 못한 문제가 대두됨에 따라 근래로부터 마이크로 버블 발생장치를 수질개선용으로 개발하여 사용하고 있는 실정이다.

마이크로 버블은 물속에서의 용존율이 높고 수질개선의 효율이 양호한 유리함이 대두되기는 하나 기존의 장치는 구조가 복잡하고 효율이 저조한 등의 다수 문제와 단점이 있는데, 등록특허 10-1803232호를 살피면, 몸체의 상단에 공기 흡입관을 고정하고 몸체 안에 고정되는 수중모타이 조립되는 복잡한 장치에 임페라가 고정되며, 임페라는 다공판의 하방에 위치하게 된다. 이는 수중모타가 작동하여 임페라가 회전하게 되면 자연흡기식으로 몸체 안으로 흡입되는 공기가 다공판의 구멍을 통과하면서 회전하는 임페라에 의해 물과 혼합되면서 마이크로 버블이 발생되도록 하고 있다.

그런데, 이 장치는 무엇보다 구조적인 한계로 인하여 즉, 마이크로 버블을 배출하는 배출구가 몸체의 위쪽에만 형성되어 있기 때문에 마이크로 버블을 수면 아래 20cm 내지 30cm 정도의 위치에서 수평 방향으로만 분사가 가능하고 더 이상의 깊은 수심까지는 마이크로 버블이 도달하지 못하여 수질개선 효율이 현저히 낮아지는 폐단이 있어 결정적인 단점으로 대두됨은 물론 구조가 복잡하고 수중모타를 사용하기 때문에 고장이 발생될 우려가 높은 문제가 수반되며 부품교체 및 부품점검 등을 포함하여 유지보수 행위를 하고자 할 경우 장치 전체를 육상으로 이동시켜야만 하는 불편함과 비경제적인 문제를 안고 있어 좋지 못하다.

그리고 자연흡기 방식이기 때문에 단위 시간 당 많은 양의 마이크로 버블을 생산하는데 한계가 있어 결국 수질개선의 효율이 상승되지 못하는 단점을 해결하기가 어렵다.

다음, 공개번호 특1999-0037916호(폭기장치)를 살피면 집수조 안에 인위적으로 저장한 오수를 정화하기 위한 것으로 저수지와 댐, 호수, 하천, 강 등에는 사용하기가 거의 불가능한 단점을 안고 있으며 대기압의 원리를 이용하여 수심이 깊은 곳의 오수를 수면까지 상승시키고 프로펠라를 회전시켜 집수조 안의 물이 움직이도록 하고 이 상태에서 공기공급장치를 통해 집수조 안으로 공기를 공급하는 기술 및 구조이다. 이는 마이크로 버블을 생산할 수 있는 구조가 아니고 단지 재래식의 폭기조의 범주에 해당되는데, 수질개선의 효율이 저조하여 제품화를 이루지 못하였다.

다음, 등록특허 10-0876203호(폭기장치)를 살피면 이 역시 오수를 별도로 저장하는 집수조의 물속에 위치하는 폭기관의 내부에서 회전하는 임페라로 인해 발생하는 압력 차이를 이용하여 외부 공기를 흡입하고 이를 폭기관 안으로 공급시켜 물과 공기가 홉합되어 유동되도록 함에 따라 물속에 DO를 높이기 위한 기술 및 구조인데, 마이크로 버블을 생산하지 못하는 구조이고 역시 구조가 복잡하며 유지보수성이 불량한 등의 다수 문제를 안고 있다.

다음, 등록특허 10-1064055호(폭기장치)를 살피면 이는 상술한 등록특허 10-0876203호에 비하여 구조를 다소 간단히 개선한 차이는 있으나 등록특허 10-0876203호 대비 수질개선 효율이 미미한 단점이 있고 역시 마이크로 버블을 생산하는 장치가 아니다.

다음, 등록특허 10-1570385호를 살피면 이는 마이크로 버블을 생산할 수 있는 장치로써 등록특허 10-1803232호의 다공판과 유사한 다공판이 폭기조 안에서 고속 회전을 하면서 1차로 마이크로 버블을 생산하고, 상기 다공판이 내장된 폭기조의 하단부에는 사방으로 수직 홈이 일정한 간격으로 형성되도록 하며 다공판에는 폭기조의 수직 홈과 근접한 위치에서 다공판과 함께 회전하도록 돌출편을 다수 고정시켜서 폭기조의 수직 홈을 상기 돌출편이 스치면서 회전함에 따라 2차로 마이크로 버블을 발생시키는 장치이다.

이는 용수 또는 오수를 관로 안으로 이동을 시키는 상태에서 마이크로 버블을 혼합하기 위한 장치로써 본 발명과 같이 단품으로 제작된 마이크로 버블 발생장치가 아니며 복잡한 대형의 구조를 이룰 수밖에 없고 이에 따라 구조 및 사용요령, 사용목적 등이 상이한 것이다.

[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]

이에 본 발명은 현존하는 마이크로 버블 발생장치 중에서 가장 구조가 간단하고 제작단가 또한 가장 저렴하며 고장발생 가능성이 거의 없으며 매우 간단한 구조임에도 마이크로 버블 생산 효율이 출중하고 가장 경제적으로 유지보수를 행할 수 있는 수질개선용 마이크로 버블 발생장치를 제공하는 것이 과제이다.

본 발명은 다음과 같은 기술적 구성으로 이루어지는 수질개선용 마이크로 버블 발생장치를 통해 본 발명의 과제를 해결할 수 있다.

공기흡입관(3)이 베이스(1)의 위쪽으로 노출되도록 하며 수직 하방으로 회전 축(4)이 조립되고 회전 축(4)의 하단에는 나사 봉(5)이 일체로 구비된 에어모타(2)와;

에어모타(2)의 베이스(1)에 끼워진 채 나사(7)에 의해 고정되는 관체(6)와;

회전 축(4)이 관통되는 구멍(9)이 중앙에 형성되고 구멍(9)의 둘레로는 통기 구멍(10)이 방사상으로 형성되며 가장자리에는 돌출 환(11)이 형성된 채 나사(20)에 의해 관체(6)에 고정되는 회전 축 지지대(8)와;

중앙 살(13)의 중심에는 회전 축(4)의 나사 봉(5)이 관통되는 구멍(14)이 형성되며, 회전방향을 향하여 경사 홈(16)이 연속적으로 형성되고 경사 홈(16)의 뒤쪽으로는 경사 면(17)이 형성되며 경사 면(17)에 연하여 수직 면(18)이 형성된 날개(15)가 중앙 살(13)과 일체를 이루며 방사상으로 형성되고, 중앙 살(13)을 기준하여 날개(15)들의 가장자리를 전부 일체로 연결한 채 회전 축 지지대(8)의 돌출 환(11) 안쪽으로 삽입되는 링 형태의 돌출 단(19)이 구비되며, 날개(15)들의 사이사이에는 공간부가 형성된 임페라(12)와;

회전 축 지지대(8)의 돌출 환(11)의 안쪽으로 삽입되는 임페라(12)의 구멍(14)을 관통하는 회전 축(4)의 나사 봉(5)에 조립되어 임페라(12)를 회전 축(4)에 고정시키는 너트(21)를 포함하여서 이루어지는 것을 특징으로 한다.

[과제를 해결하기 위한 발명의 구성 및 작용]

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명은 다음과 같이 구성된다.

먼저 본 발명의 에어모타(2)는 도 1과 도 2를 통해 알 수 있듯이 공기흡입관(3)이 베이스(1)의 위쪽으로 노출되도록 하며 수직 하방으로 회전 축(4)이 조립되고 회전 축(4)의 하단에는 나사 봉(5)이 일체로 구비되어 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

다음, 본 발명의 관체(6)는 도 1과 도 2에 나타나 있는 것처럼 에어모타(2)의 베이스(1)에 끼워진 채 나사(7)에 의해 고정되도록 하는 것이 좋고 관체(6)의 재질은 플라스틱을 사용하는 것이 유리하지만 경우에 따라서는 스테인레스로 제작할 수도 있다.

다음, 본 발명의 회전 축 지지대(8)는 도 2와 도3, 도 4와 같이 회전 축(4)의 나사 봉(5)의 바로 윗부분이 관통되는 구멍(9)이 중앙에 형성되고 구멍(9)의 둘레로는 통기구멍(10)이 방사상으로 형성되며 가장자리에는 돌출 환(11)이 형성된 구조를 띠고 있는데, 통기구멍(10)의 형상은 다양하게 변화가 될 수 있음은 당연하고 도면과 같이 나사(20)에 의해 관체(6)에 고정되도록 한다. 이러한 회전 축 지지대(8)는 도면과 같이 회전 축(4)의 하단부를 지지하여 부싱 역할을 함과 동시에 후술하는 바와 같이 에어모타(2)에 의해 관체(6) 안으로 강제 주입이 되는 공기가 통기구멍(10)으로 배출되도록 하는 역할을 한다.

다음, 본 발명의 가장 요부이며 중요 부분인 임페라(12)를 살피면 도 5와 도 7과 같이 중앙 살(13)의 중심에는 회전 축(4)의 나사 봉(5)이 관통되는 구멍(14)이 형성되며 회전방향 다시 말해서, 임페라(12)가 회전을 하는 방향을 향하여 경사 홈(16)이 연속적으로 형성되고 경사 홈(16)의 뒤쪽으로는 경사 홈(16)과 둔각을 이루는 경사 면(17)이 형성되며 경사 면(17)에 연하여 수직 면(18)이 형성된 날개(15)가 중앙 살(13)과 일체를 이루며 방사상으로 형성되고, 중앙 살(13)을 기준하여 날개(15)들의 가장자리를 전부 일체로 연결한 채 회전 축 지지대(8)의 돌출 환(11) 안쪽으로 삽입되는 링 형태의 돌출 단(19)이 구비되며 날개(15)들의 사이사이에는 공기 통로의 역할을 하도록 공간부가 형성되도록 한다.

이는 기계 가공을 통해서 제작할 수도 있고 다이캐스팅이나 주물작업을 통해 제작할 수도 있는데, 상술한 구조적인 특징을 가지는 본 발명의 임페라(12)를 통해 현존하는 마이크로 버블 발생장치 중에서 가장 간단한 구조를 가지는 반면 출중하게 마이크로 버블을 생산할 수 있게 되는 것인 바, 이를 상세히 살피기로 한다.

본 발명을 도 2와 같이 완성하여 도 8과 같이 저수지 등의 수면에 설치하게 되는데, 이때 관체(6)와 에어모타(2)의 베이스(1) 사이에는 부구가 조립이 되고 부구에는 양쪽으로 로프를 묶어서 저수지의 가장자리 땅에 박혀 있는 파일 등에 묶어서 고정을 시킨다. 이와 같이 부구의 양쪽에 로프를 묶어서 고정시키는 이유는 임페라(12)가 회전하는 방향으로 회전력이 작용하여 본 발명 전체가 부구와 함께 회전을 하면서 제 위치를 유지할 수가 없기 때문이다.

이어서 도 8과 같이 본 발명을 수면에 설치하면 관체(6) 내부로 물이 차올라서 저수지의 수면과 동일한 수위를 유지하게 되며 이후 에어모타(2)에 전원을 공급하면 에어모타(2)의 작동에 의해 관체(6) 안으로 고압의 공기가 강제 주입이 됨과 동시에 고속으로 회전하는 임페라(12)는 관체(6) 내부의 물을 회전 축 지지대(8)의 아래쪽까지 힘차게 밀어내면서 동시에 마이크로 버블을 다량 생산하게 되는 바, 도면과 같이 본 발명의 임페라(12)에 형성된 날개(15)는 도 3과 같이 경사 홈(16) 부분이 아래쪽을 향하고 있어서 관체(6) 안에 차올라 있는 물을 신속하게 하방으로 이동시키게 되고 동시에 에어모타(2)를 통해 강제 주입이 된 고압의 공기가 관체(6) 안에 차올라 있는 물을 하방으로 밀어내기 때문에 관체(6) 안에 차올라 있던 물은 에어모타(2)가 작동한 후 몇 초 안에 회전 축 지지대(8)의 부근까지 밀려나게 되는 것이다.

이때 관체(6)의 하방으로 배출되는 물은 자연적으로 저수지의 수면과 동일한 수위를 유지하기 위해 임페라(12) 쪽으로 압력을 가하면서 관체(6)의 안으로 차오르면서 회전 축 지지대(8)의 통기구멍(10) 위쪽으로 분출되려고 하고 에어모타(2)에 의한 고압의 공기는 위와 같이 관체(6)의 하방으로 밀려난 물이 회전 축 지지대(8)의 통기구멍(10)의 위쪽으로 더 이상 차오르지 못하도록 회전 축 지지대(8)의 통기구멍(10)을 통해 억누르고 있으며 동시에 임페라(12)는 고속으로 회전을 하기 때문에 결국 공기와 물이 만나는 경계지점을 임페라(12)가 고속으로 회전하면서 타격함에 따라 마이크로 버블이 순조롭게 발생되는 것인 바, 여기서 공기와 물이 만나는 경계지점이라 함은 도 3을 기준하여 볼 때 임페라(12)의 상면과 회전 축 지지대(8)의 저면 부근을 말한다.

한편, 임페라(12)의 상면과 회전 축 지지대(8)의 저면은 0.3mm 내지 0.5mm 정도의 미세한 틈새가 유지되도록 하여 임페라(12)의 날개(15)의 경사 홈(16)이 회전 축 지지대(8)의 통기구멍(10)을 통과하는 공기와 이 공기에 뒤섞이는 물을 예리하게 절단하듯이 타격하도록 한다.

이어서 더 살피면, 본 발명의 임페라(12)의 날개(15)는 도면과 같이 임페라(12)가 회전하는 방향을 향하여 경사 홈(16)이 연속적으로 배열이 되어 있어 경사 홈(16)에 부딪히는 물과 공기는 작은 입자로 파괴가 되면서 와류를 일으키게 되어 마이크로 버블을 생산하게 되는데, 이와 동시에 날개(15)의 경사 면(17)을 타고 넘어갈 때 수직 면(18) 부근에 발생하는 부압작용에 의해 더욱 큰 와류를 일으키면서 바로 뒤쪽에 위치하는 날개(15)의 경사 홈(16)에 의해 연속적으로 파단력을 받으므로 더욱 안정된 마이크로 버블을 대량으로 발생시키게 되는 것이다.

이와 같이 본 발명의 임페라(12)는 기존의 마이크로 버블 발생장치에 적용되었던 임페라와 다른 신규한 구조를 채택하고 있어 가장 간단한 구조를 가지면서도 출중하게 마이크로 버블을 생산할 수 있게 되는 것이다.

여기서 도 3을 다시 살피면, 본 발명의 임페라(12)의 돌출 단(19)은 회전 축 지지대(8)의 돌출 환(11) 안쪽에 미세한 공차를 유지한 채 삽입이 되어 있음을 알 수 있는데, 0.1mm 내지 0.2mm 정도의 공차를 유지시키는 것이 바람직하고, 임페라(12)의 돌출 단(19)은 위와 같이 발생된 마이크로 버블과 물을 수직 하방으로 더욱 원활하게 이동을 시키기 위한 안내 벽의 역할을 함과 동시에 회전 축 지지대(8)의 돌출 환(11)과의 상술한 미세한 틈새 사이로 흐르는 마이크로 버블을 수직 하방으로 배출시키는 작용도 겸하게 된다.

이상과 같이 살펴 본 본 발명은 관체(6)의 길이를 자유롭게 선택할 수 있으므로 수심에 따라 가장 적당한 길이를 가지는 관체(6)를 채택하여 사용할 수 있으며 관체(6)의 길이가 길어짐에 따라 회전 축(4)의 길이도 길어지므로 이러할 경우에는 회전 축(4)의 중앙 부분에 상술한 회전 축 지지대(8)를 더 추가할 수도 있다.

그리고 경우에 따라 회전 축(4)의 나사 봉(5)의 길이를 연장하고 임페라(12)를 회전 축(4)의 나사 봉(5)에 2개 또는 3개를 고정시켜 사용할 수도 있음은 당연한 이치이며, 회전 축 지지대(8)의 구멍(9) 안에 오일레스 부싱 또는 베어링을 조립하여 사용할 수도 있는 것이다.

이상과 같은 본 발명은 기존의 수질개선용 마이크로 버블 발생장치에 비하여 가장 간단한 구조를 가짐에 따라 제작단가가 가장 저렴하게 생산할 수 있고, 가장 간단한 구조로 인하여 고장의 발생 가능성 또한 가장 낮아서 뛰어난 품질을 오랫동안 유지할 수 있어 경제성이 비교할 수 없을 정도로 탁월하며, 부품의 숫자가 가장 적어서 유지보수성 또한 매우 뛰어날 뿐만 아니라 생산성 또한 매우 우수한 등의 다수 유용한 효과가 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 실물을 촬영한 사진.
도 2는 도 1을 기준한 본 발명의 완성된 일 실시예에 따른 종단면도.
도 3은 도 2를 기준한 본 발명의 요부 부분만을 발췌한 확대 단면도.
도 4는 본 발명의 회전 축 지지대를 나타낸 사진.
도 5는 본 발명의 임페라를 나타낸 사진.
도 6은 도 2을 기준하여 회전 축 지지대가 관체에 고정되고 회전축의 나사봉에 임페라가 너트에 의해 고정된 상태를 나타낸 사진.
도 7은 도 5의 A-A선 확대 단면도.
도 8은 본 발명의 사용 상태의 일예를 나타낸 사진.

2: 에어모타
4: 회전 축
8: 회전 축 지지대
12: 임페라
15: 날개

Claims (1)

1. 공기흡입관(3)이 베이스(1)의 위쪽으로 노출되도록 하며 수직 하방으로 회전 축(4)이 조립되고 회전 축(4)의 하단에는 나사 봉(5)이 일체로 구비된 에어모타(2)와;
   에어모타(2)의 베이스(1)에 끼워진 채 나사(7)에 의해 고정되는 관체(6)와;
   회전 축(4)이 관통되는 구멍(9)이 중앙에 형성되고 구멍(9)의 둘레로는 통기 구멍(10)이 방사상으로 형성되며 가장자리에는 돌출 환(11)이 형성된 채 나사(20)에 의해 관체(6)에 고정되는 회전 축 지지대(8)와;
   중앙 살(13)의 중심에는 회전 축(4)의 나사 봉(5)이 관통되는 구멍(14)이 형성되며, 회전방향을 향하여 경사 홈(16)이 연속적으로 형성되고 경사 홈(16)의 뒤쪽으로는 경사 면(17)이 형성되며 경사 면(17)에 연하여 수직 면(18)이 형성된 날개(15)가 중앙 살(13)과 일체를 이루며 방사상으로 형성되고, 중앙 살(13)을 기준하여 날개(15)들의 가장자리를 전부 일체로 연결한 채 회전 축 지지대(8)의 돌출 환(11) 안쪽으로 삽입되는 링 형태의 돌출 단(19)이 구비되며, 날개(15)들의 사이사이에는 공간부가 형성된 임펠라(12)와;
   회전 축 지지대(8)의 돌출 환(11)의 안쪽으로 삽입되는 임펠라(12)의 구멍(14)을 관통하는 회전 축(4)의 나사 봉(5)에 조립되어 임펠라(12)를 회전 축(4)에 고정시키는 너트(21)를 포함하여서 이루어지는 것을 특징으로 하는 수질개선용 마이크로 버블 발생장치.

Images